Trong nghiên cứu này, vật liệu composite CoFe2O4/ nano tinh thể cellulose (CoFe2O4/CNC) có từ tính đã được điều chế bằng phương pháp thủy nhiệt đơn giản và được khảo sát để làm chất xúc tác Fenton quang hóa trong phản ứng phân hủy phẩm nhuộm Methylene Blue (MB). Cấu trúc, hình thái bề mặt và tính chất của vật liệu được phân tích bằng các phương pháp như giản đồ nhiễu xạ tia X (XRD), phổ hồng ngoại biến đổi Fourier (FT-IR), ảnh hiển vi điện tử quét phát xạ trường (FESEM), phổ tán sắc năng lượng tia X (EDX), ảnh EDX mapping, từ kế mẫu rung (VSM) và phổ tử ngoại khả kiến (UV-Vis). Kết quả phân tích cho thấy, trong điều kiện thủy nhiệt, các hạt CoFe2O4 có kích thước nanomet (CoFe2O4 NPs) được tổng hợp trực tiếp và được CNC gắn kết lên bề mặt. Vật liệu CoFe2O4/CNC có kích thước nhỏ hơn với đường kính trung bình khoảng 22 nm, so với CoFe2O4 thuần là 26 nm. Ngoài ra, CoFe2O4/CNC có độ từ hóa bão hòa (Ms ) cao hơn và có độ từ dư (Mr ) nhỏ hơn so với CoFe2O4. Giá trị Ms và Mr của CoFe2O4/CNC lần lượt là 49,2 và 7,4 emu.g−1 so với CoFe2O4 là 32,3 và 9,6 emu.g−1 . Hoạt tính xúc tác quang hóa Fenton được đánh giá bằng sự phân huỷ MB dưới quá trình chiếu sáng của tia UVA cùng sự hiện diện của H2C2O4 làm tác nhân tạo ra gốc tự do có hoạt tính. Chất xúc tác CoFe2O4/CNC cho thấy khả năng phân hủy MB ở nhiệt độ phòng cao hơn 20% so với CoFe2O4 thuần. Tính ổn định của vật liệu xúc tác được chứng minh thông qua quá trình tái sử dụng trong bốn chu kỳ phản ứng liên tiếp. Nhờ khả năng cô lập được bằng từ tính cùng tính ổn định với môi trường, composite CoFe2O4/CNC được xem như một chất xúc tác có tính kinh tế và thân thiện với môi trường để hướng đến các ứng dụng thực tế trong lĩnh vực xử lý nước thải phẩm nhuộm.